package com.aurora.leetcode.multithreading;

import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author : qiaodan
 * @date : 2024/9/12 09:46
 * @description 1226. 哲学家进餐
 * 5 个沉默寡言的哲学家围坐在圆桌前，每人面前一盘意面。叉子放在哲学家之间的桌面上。（5 个哲学家，5 根叉子）
 *
 * 所有的哲学家都只会在思考和进餐两种行为间交替。哲学家只有同时拿到左边和右边的叉子才能吃到面，而同一根叉子在同一时间只能被一个哲学家使用。
 * 每个哲学家吃完面后都需要把叉子放回桌面以供其他哲学家吃面。只要条件允许，哲学家可以拿起左边或者右边的叉子，但在没有同时拿到左右叉子时不能进食。
 * 假设面的数量没有限制，哲学家也能随便吃，不需要考虑吃不吃得下。
 * 设计一个进餐规则（并行算法）使得每个哲学家都不会挨饿；
 * 也就是说，在没有人知道别人什么时候想吃东西或思考的情况下，每个哲学家都可以在吃饭和思考之间一直交替下去。
 *
 * 哲学家从 0 到 4 按 顺时针 编号。请实现函数 void wantsToEat(philosopher, pickLeftFork, pickRightFork, eat, putLeftFork, putRightFork)：
 * philosopher 哲学家的编号。
 * pickLeftFork 和 pickRightFork 表示拿起左边或右边的叉子。
 * eat 表示吃面。
 * putLeftFork 和 putRightFork 表示放下左边或右边的叉子。
 * 由于哲学家不是在吃面就是在想着啥时候吃面，所以思考这个方法没有对应的回调。
 * 给你 5 个线程，每个都代表一个哲学家，请你使用类的同一个对象来模拟这个过程。在最后一次调用结束之前，可能会为同一个哲学家多次调用该函数。
 * <p>[示例]</p>
 * <p>输入：n = 1</p>
 * <p>输出：[[4,2,1],[4,1,1],[0,1,1],[2,2,1],[2,1,1],[2,0,3],[2,1,2],[2,2,2],[4,0,3],[4,1,2],[0,2,1],
 * [4,2,2],[3,2,1],[3,1,1],[0,0,3],[0,1,2],[0,2,2],[1,2,1],[1,1,1],[3,0,3],[3,1,2],[3,2,2],[1,0,3],[1,1,2],[1,2,2]]</p>
 * <p>解释:
 * n 表示每个哲学家需要进餐的次数。
 * 输出数组描述了叉子的控制和进餐的调用，它的格式如下：
 * output[i] = [a, b, c] (3个整数)
 * - a 哲学家编号。
 * - b 指定叉子：{1 : 左边, 2 : 右边}.
 * - c 指定行为：{1 : 拿起, 2 : 放下, 3 : 吃面}。
 * 如 [4,2,1] 表示 4 号哲学家拿起了右边的叉子。
 * </p>
 */
public class DiningPhilosophers_1226 {
    Semaphore fork01 = new Semaphore(1);
    Semaphore fork12 = new Semaphore(1);
    Semaphore fork23 = new Semaphore(1);
    Semaphore fork34 = new Semaphore(1);
    Semaphore fork40 = new Semaphore(1);

    /**
     * 我的实现  每个哲学家进餐50次时超时
     */
    // call the run() method of any runnable to execute its code
    public void wantsToEat1(int philosopher,
                           Runnable pickLeftFork,
                           Runnable pickRightFork,
                           Runnable eat,
                           Runnable putLeftFork,
                           Runnable putRightFork) throws InterruptedException {
        switch (philosopher){
            case 0:
                while(true){
                    if(fork40.tryAcquire()){
                        if(fork01.tryAcquire()){
                            pickLeftFork.run();
                            pickRightFork.run();
                            break;
                        }else{
                            fork40.release();
                        }
                    }
                }
                eat.run();
                putRightFork.run();
                putLeftFork.run();
                fork01.release();
                fork40.release();
                break;
            case 1:
                while(true) {
                    if (fork12.tryAcquire()) {
                        if (fork01.tryAcquire()) {
                            pickRightFork.run();
                            pickLeftFork.run();
                            break;
                        } else {
                            fork12.release();
                        }
                    }
                }
                eat.run();
                putLeftFork.run();
                putRightFork.run();
                fork01.release();
                fork12.release();
                break;
            case 2:
                while(true){
                    if(fork12.tryAcquire()) {
                        if (fork23.tryAcquire()) {
                            pickLeftFork.run();
                            pickRightFork.run();
                            break;
                        } else {
                            fork12.release();
                        }
                    }
                }
                eat.run();
                putRightFork.run();
                putLeftFork.run();
                fork23.release();
                fork12.release();
                break;
            case 3:
                while(true){
                    if(fork23.tryAcquire()) {
                        if (fork34.tryAcquire()) {
                            pickLeftFork.run();
                            pickRightFork.run();
                            break;
                        } else {
                            fork23.release();
                        }
                    }
                }
                eat.run();
                putRightFork.run();
                putLeftFork.run();
                fork34.release();
                fork23.release();
                break;
            case 4:
                while(true){
                    if(fork40.tryAcquire()) {
                        if (fork34.tryAcquire()) {
                            pickLeftFork.run();
                            pickRightFork.run();
                            break;
                        } else {
                            fork40.release();
                        }
                    }
                }
                eat.run();
                putRightFork.run();
                putLeftFork.run();
                fork34.release();
                fork40.release();
                break;
        }
    }


    ReentrantLock[] reentrantLockList = new ReentrantLock[]{
            new ReentrantLock(),
            new ReentrantLock(),
            new ReentrantLock(),
            new ReentrantLock(),
            new ReentrantLock(),
    };
    /**
     * 参考实现 ReentrantLock 限制进餐人数
     */
    Semaphore semaphore = new Semaphore(4);
    public void wantsToEat_ref1(int philosopher,
                            Runnable pickLeftFork,
                            Runnable pickRightFork,
                            Runnable eat,
                            Runnable putLeftFork,
                            Runnable putRightFork) throws InterruptedException {
        int leftFork = (philosopher+1)%5;
        int rightFork = philosopher;

        reentrantLockList[leftFork].lock();
        reentrantLockList[rightFork].lock();

        semaphore.acquire();

        pickLeftFork.run();
        pickRightFork.run();

        eat.run();

        putLeftFork.run();
        putRightFork.run();

        semaphore.release();

        reentrantLockList[leftFork].unlock();
        reentrantLockList[rightFork].unlock();
    }

    ReentrantLock pickForkLock = new ReentrantLock();

    /**
     * 参考实现2：ReentrantLock 临界区锁
     */
    public void wantsToEat_ref2(int philosopher,
                                Runnable pickLeftFork,
                                Runnable pickRightFork,
                                Runnable eat,
                                Runnable putLeftFork,
                                Runnable putRightFork) throws InterruptedException {

        pickForkLock.lock();
        int leftFork = (philosopher+1)%5;
        int rightFork = philosopher;

        reentrantLockList[leftFork].lock();
        reentrantLockList[rightFork].lock();


        pickLeftFork.run();
        pickRightFork.run();
        pickForkLock.unlock();

        eat.run();

        putLeftFork.run();
        putRightFork.run();

        reentrantLockList[leftFork].unlock();
        reentrantLockList[rightFork].unlock();
    }


}
